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        流沙層不良地質(zhì)段井點(diǎn)降水施工工藝關(guān)鍵技術(shù)研究

        2018-12-21 12:46:28杜英飛汪向陽(yáng)
        贏未來(lái) 2018年21期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)研究降水

        杜英飛 汪向陽(yáng)

        摘要:南方地區(qū)降雨頻繁、降雨量大,且安慶地區(qū)臨近長(zhǎng)江,整體施工區(qū)域內(nèi)滲水量大,流沙現(xiàn)象嚴(yán)重,河道岸坡開(kāi)挖難度大、成型困難,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施輕型井點(diǎn)降水配合深管井降水相結(jié)合的施工方案,有效地保證河道開(kāi)挖質(zhì)量及岸坡整體穩(wěn)定,降低了河道開(kāi)挖過(guò)程中存在的較大安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)輕型井點(diǎn)降水配合深管井降水標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案及標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程控制措施,保證了河道開(kāi)挖過(guò)程中整體穩(wěn)定及岸坡成型質(zhì)量,為水系綜合治理工程市場(chǎng)后期針對(duì)流沙層河道岸坡施工提供了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。

        關(guān)鍵詞: 沿江地區(qū);流沙層;不良地質(zhì);降水;技術(shù)研究

        1 引言

        安慶市水系綜合治理工程流沙層施工質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)極大,型體質(zhì)量控制要求嚴(yán)格,采取輕型及管井相互配合的降水標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案,保證了施工過(guò)程的本質(zhì)安全。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制地下水抽排及河道分層開(kāi)挖標(biāo)準(zhǔn),保證現(xiàn)場(chǎng)河道開(kāi)挖過(guò)程中因地下水強(qiáng)滲而導(dǎo)致垮塌事故發(fā)生。同時(shí)保證整體岸坡成型質(zhì)量及穩(wěn)定。

        2 目的和意義

        工程區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)拗沿江拱斷褶帶安慶凹斷褶束,主要受郯廬斷裂帶的北東向次生斷裂—頭坡斷裂控制,頭坡斷裂活動(dòng)于燕山運(yùn)動(dòng)晚期及喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期,沿?cái)嗔褞Х植加惺⒄L(zhǎng)斑巖及花崗巖體,該斷裂走向北東、傾向南東、傾角約60°,西段強(qiáng)烈切割,巖石破碎并硅化。該斷裂位于工程區(qū)的東南側(cè),直線距離約20.0km左右。

        本工程區(qū)勘探深度范圍內(nèi)的主要地層有第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al),由淤泥,粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)壤土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土與粉砂互層、粉細(xì)砂等組成,鉆孔揭露厚度大于37m。根據(jù)安慶地區(qū)的地層巖性特點(diǎn),按照不同的堆積、沉積環(huán)境特點(diǎn)和形成順序,全新統(tǒng)沖積層(Q4al)分為⑧小層。區(qū)內(nèi)地下水按其賦存特征和埋藏條件可劃分為第四系孔隙潛水和季節(jié)性承壓水。孔隙潛水主要賦存于上部壤土、互層以及粉細(xì)砂透鏡體中,接受大氣降水的補(bǔ)給,枯水期地下水向江、湖、河排泄,洪水期接受江、湖、河水補(bǔ)給。季節(jié)性承壓水埋藏于粘性土層之下砂性土層中,勘察期間水位埋深一般為0.5~3.0m,與江水、湖水相通,承壓水頭的大小隨補(bǔ)給區(qū)水位的變化而變化,地質(zhì)條件差、流沙問(wèn)題嚴(yán)重?,F(xiàn)場(chǎng)河道開(kāi)挖極難成型,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工安全存在較大隱患,同時(shí),開(kāi)挖后岸坡施工整體質(zhì)量問(wèn)題嚴(yán)重,如何能較好、較快地完成該河道的開(kāi)挖施工,并且在河道整體施工完成后如何保證后期整體穩(wěn)定是本課題研究的只要目的。

        3 國(guó)內(nèi)外研究水平綜述

        目前國(guó)內(nèi)水系綜合治理工程正在前期開(kāi)發(fā)階段,河道開(kāi)挖施工相關(guān)方案已初成規(guī)模,但針對(duì)沿江流沙層不良地質(zhì)段標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案、標(biāo)準(zhǔn)化的施工程序及標(biāo)準(zhǔn)化的管理體系,保證流沙層不良地質(zhì)段河道安全的施工國(guó)內(nèi)尚無(wú)系統(tǒng)研究。

        4 課題研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案

        該項(xiàng)目北起泉潭峽,南至港橋泵站,全長(zhǎng)約1000m,是港橋泵站前引河,距離長(zhǎng)江約200m左右。屬于粉細(xì)砂地質(zhì)結(jié)構(gòu),根據(jù)地勘報(bào)告換算得出,滲透系數(shù)為2.678m/d(洪水期采用注水試驗(yàn)滲透系數(shù)最大值)。

        因工期時(shí)間緊、任務(wù)重,工程需提前在洪水期就開(kāi)始動(dòng)工,并且土方開(kāi)挖就是第一道工序。因地質(zhì)條件屬于粉細(xì)砂層,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn),粉細(xì)砂層會(huì)隨滲透水流一并排出(流砂現(xiàn)象),這勢(shì)必會(huì)造成邊坡失穩(wěn)以及地基承載力下降等現(xiàn)象。

        本工程采取的措施是:河道采用跳倉(cāng)式開(kāi)挖土方,初步計(jì)劃分段開(kāi)挖河道長(zhǎng)度為40m-60m,間隔圍堰長(zhǎng)度為40m-20m,利用跳倉(cāng)可以起到一定的截滲效果。沿河道方向按設(shè)計(jì)間距沿路分布井點(diǎn)管,同時(shí)在間隔圍堰上也按設(shè)計(jì)分布井點(diǎn)管,使每個(gè)倉(cāng)的井點(diǎn)管形成“回”形或者“U”形。輕型井點(diǎn)降水可以很好的起到排水+截滲的作用(也起到擋水帷幕的效果)。在作業(yè)層上采用明溝和集水井的方式配合河道表面水的降水。

        本工程河床底高程為6.0m左右,需全線采用輕型井點(diǎn)降水。井點(diǎn)降水可以避免大量涌水、涌砂、冒泥、翻漿,也可提高土方開(kāi)挖河道邊坡的穩(wěn)定性,防止流砂現(xiàn)象發(fā)生,滲流向下改善土的性質(zhì),使基底土質(zhì)更加密實(shí)。結(jié)合本工程河道施工主要在洪水期,周期較長(zhǎng)的特點(diǎn),采用輕型井點(diǎn)降水法,沿河道環(huán)狀布置進(jìn)行人工降水。

        4.1 施工流程

        放線定位 鋪設(shè)總管 鉆孔(或沖孔) 安裝井點(diǎn)管、填砂、礫濾料,上部填粘土 密封用彎聯(lián)管將井點(diǎn)管與總管接通 安裝集水箱 開(kāi)動(dòng)真空泵排氣,再開(kāi)動(dòng)離心泵抽水 測(cè)量觀測(cè)井中地下水位變化 河道結(jié)束及回填完后拔管。

        4.2 井點(diǎn)施工方法

        ①井點(diǎn)管的埋設(shè),成孔用沖擊式或回旋式鉆機(jī)成孔,孔徑為150-200mm,井深比井點(diǎn)設(shè)計(jì)深0.5m。井點(diǎn)用機(jī)架吊起并徐徐插入井孔中央,使之露出地面200mm。井點(diǎn)管與孔壁間及時(shí)用粗砂灌實(shí),井點(diǎn)管要位于砂濾水層中間,并且井點(diǎn)管在地面-1.0m深度內(nèi)用粘土填實(shí),以防止漏氣。

        ②井點(diǎn)管埋設(shè)完畢后應(yīng)接通總管??偣茉O(shè)在井點(diǎn)管外側(cè)0.5m處,一旦井點(diǎn)干管鋪好后,用膠管將井點(diǎn)管和干管連接,并用8號(hào)鐵絲綁牢。一組井點(diǎn)管設(shè)備連接完畢后,與抽水設(shè)備聯(lián)通,接通電源,即可試抽水,檢查有無(wú)漏氣、淤塞情況,出水是否正常。如有異常情況,應(yīng)檢修后方可使用,如壓力表讀數(shù)在0.15~0.20MPa,真空度在90kPa以上,表明各連接系統(tǒng)無(wú)問(wèn)題,即可投入正常使用。

        ③井點(diǎn)管的使用時(shí),應(yīng)保證連續(xù)不斷的排水,并配有雙電源以防斷電。一般抽水3~5d后水位降落漏斗趨于穩(wěn)定。正常出水規(guī)律是“先大后小,先混后清”。如不上水,或水一直較混或出現(xiàn)清后水混等情況,應(yīng)立即檢查糾正。

        ④待河道、一級(jí)護(hù)坡施工及養(yǎng)護(hù)完成后,方可拆除井點(diǎn)系統(tǒng),拔出可借助倒鏈或杠桿起重機(jī),所留孔洞用砂或土填塞。

        ⑤井點(diǎn)降水時(shí),應(yīng)對(duì)水位降低區(qū)域內(nèi)的建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè),發(fā)現(xiàn)沉陷或水平位移過(guò)大時(shí),應(yīng)及時(shí)采取防護(hù)技術(shù)措施。

        4.3 過(guò)程控制措施

        4.3.1 質(zhì)量控制

        ①施工前應(yīng)有降水設(shè)計(jì).當(dāng)在基坑外降水時(shí),應(yīng)有降水范圍的估算。在臨近本工程的重要建筑物及公共設(shè)施上設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn),開(kāi)始降水時(shí),應(yīng)緩慢進(jìn)行,防止降水速度過(guò)快,影響建筑物及公共設(shè)施地基發(fā)生不均勻沉降。隨時(shí)觀察地基沉降情況,控制降水速度。

        ②井點(diǎn)管間距、埋設(shè)深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。各組井點(diǎn)系統(tǒng)的真空度應(yīng)保持在60kPa以上,壓力應(yīng)保持在0.16MPa。

        ③降水系統(tǒng)施工完后,應(yīng)試運(yùn)轉(zhuǎn),如發(fā)現(xiàn)井管失效,應(yīng)采取措施使其恢復(fù)正常。如無(wú)可能恢復(fù)則應(yīng)報(bào)廢,另行設(shè)置新的井管。

        ④降水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查觀測(cè)井中的水位,了解降水情況,控制降水效果。

        ⑤為了保證達(dá)到有效降水,機(jī)械型號(hào)、功率須達(dá)到方案要求。并現(xiàn)場(chǎng)配有備用泵。

        ⑥井點(diǎn)降水設(shè)備正常工作后,應(yīng)設(shè)置專人24小時(shí)不間隔值班,以防出現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

        ⑦因河道范圍比較長(zhǎng),宜在基坑中部設(shè)置臨時(shí)井點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行輔助降水,井點(diǎn)環(huán)不能封閉時(shí),在機(jī)械挖土有開(kāi)行路線入口部位向基坑外側(cè)延長(zhǎng)10m作為保護(hù)段,以確保降水效果。

        4.3.2 安全過(guò)程控制措施

        ①進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)人員,必須正確佩戴安全帽及穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品。

        ②如有交叉作業(yè)應(yīng)設(shè)專人監(jiān)護(hù)或有防護(hù)措施,否則嚴(yán)禁施工,以免發(fā)生物體打擊及碰撞事故。

        ③如在夜間施工安全照明必須充足。

        ④文明施工責(zé)任區(qū)劃分明確,無(wú)死角,責(zé)任落實(shí),并設(shè)有明顯標(biāo)記,便于檢查、監(jiān)督。

        ⑤施工用機(jī)械、設(shè)備完好、清潔,安全操作規(guī)程齊全,操作人員持證上崗,并熟悉機(jī)械性能和工作條件。

        ⑥施工現(xiàn)場(chǎng)在施工過(guò)程中出現(xiàn)的各種坑、溝、孔洞,施工單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的與地平行的安全溝道蓋板或可靠的圍欄、檔腳板或警告標(biāo)志。

        ⑦拉電源時(shí),嚴(yán)禁將電線直接勾掛在閘刀上或直接插入插座內(nèi)使用,必須用插頭連接。

        ⑧施工單位應(yīng)經(jīng)常組織施工人員進(jìn)行安全文明施工學(xué)習(xí),使每位施工人員掌握安全文明施工知識(shí),不斷地提高安全文明施工意識(shí),做到安全生產(chǎn)文明施工。

        ⑨由于井點(diǎn)降水處于濕工作狀態(tài)下,電源安全裝置須達(dá)到三級(jí)保護(hù)要求。

        4.3.3 環(huán)??刂拼胧?/p>

        ①井點(diǎn)施工產(chǎn)生的泥漿、棄土應(yīng)及時(shí)清運(yùn),運(yùn)輸時(shí)必須覆蓋,避免產(chǎn)生揚(yáng)塵和遺撒。

        ②排出的地下水應(yīng)經(jīng)過(guò)沉淀處理后方可排入專用管道。

        ③施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)遵守現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工場(chǎng)界噪聲限值》GB12523規(guī)定的噪聲限值,發(fā)現(xiàn)超標(biāo)應(yīng)及時(shí)采取措施糾正。

        5 結(jié)語(yǔ)

        江淮地區(qū)降雨頻繁、降雨量大,且安慶地區(qū)臨近長(zhǎng)江,整體施工區(qū)域內(nèi)滲水量大,流沙現(xiàn)象嚴(yán)重,河道岸坡開(kāi)挖難度大、成型困難,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施輕型井點(diǎn)降水配合深管井降水相結(jié)合的施工方案,有效地保證河道開(kāi)挖質(zhì)量及岸坡整體穩(wěn)定,降低了河道開(kāi)挖過(guò)程中存在的較大安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)輕型井點(diǎn)降水配合深管井降水標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案及標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程控制措施,保證了河道開(kāi)挖過(guò)程中整體穩(wěn)定及岸坡成型質(zhì)量,為水系綜合治理工程市場(chǎng)后期針對(duì)流沙層河道岸坡施工提供了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 張瑞瑾,葛洲壩水利樞紐工程的流沙問(wèn)題及其解決途徑[J].中國(guó)水利,1981(4):36-38.

        [2] 李國(guó)斌,高亞軍,許慧.三峽水利樞紐上下游引航道沖刷措施研究[J].水利學(xué)報(bào),2007(10):239-245.

        [3] 談廣鳴.通航建筑物引航道泥沙問(wèn)題及其處理途徑[J].水電能源科學(xué),1998,,1(4):54-58.

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